Real-time hybrid simulation (RTHS) is an effective experimental technique for structural dynamic assessment. However, time delay causes displacement de-synchronization at the interface between the numerical and physical substructures, negatively affecting the accuracy and stability of RTHS. To this end, the authors have proposed a model-based adaptive control strategy with a Kalman filter (MAC-KF). In the proposed method, the time delay is mainly mitigated by a parameterized feedforward controller, which is designed using the discrete inverse model of the control plant and adjusted using the KF based on the displacement command and measurement. A feedback controller is employed to improve the robustness of the controller. The objective of this study is to further validate the power of dealing with a nonlinear control plant and to investigate the potential challenges of the proposed method through actual experiments. In particular, the effect of the order of the feedforward controller on tracking performance was numerically investigated using a nonlinear control plant; a series of actual RTHS of a frame structure equipped with a magnetorheological damper was performed using the proposed method. The findings reveal significant improvement in tracking accuracy, demonstrating that the proposed method effectively suppresses the time delay in RTHS. In addition, the parameters of the control plant are timely updated, indicating that it is feasible to estimate the control plant parameter by KF. The order of the feedforward controller has a limited effect on the control performance of the MAC-KF method, and the feedback controller is beneficial to promote the accuracy of RTHS.
본 연구에서는 조립될 부품사이의 위치 오차를 극복하여, 로봇에 의한 정밀부 품의 자동조립을 가능하게 하는 조립알고리즘을 제시하였다. 제안된 조립알고리즘은 임의로 파지된 자세를 인식하여 조립될 축과 구멍의 중심선을 일치시키는 알고리즘과 복합위치 및 힘제어(hybrid position/force control)를 적용하여 위치오차를 극복하여 주는 구멍검색 알고리즘으로 구성하였으며, 로봇을 이용한 자동조립에 제안된 알고리 즘을 적용한 실험 결과를 보였다.
Pakravan, Alireza;Kang, Jun Won;Newtson, Craig M.;Kallivokas, Loukas F.
Structural Engineering and Mechanics
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제51권4호
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pp.685-705
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2014
This paper presents a new formulation for forward scalar wave simulations in semi-infinite media. Perfectly-Matched-Layers (PMLs) are used as a wave absorbing boundary layer to surround a finite computational domain truncated from the semi-infinite domain. In this work, a hybrid formulation was developed for the simulation of scalar wave motion in two-dimensional PML-truncated domains. In this formulation, displacements and stresses are considered as unknowns in the PML domain, while only displacements are considered to be unknowns in the interior domain. This formulation reduces computational cost compared to fully-mixed formulations. To obtain governing wave equations in the PML region, complex coordinate stretching transformation was introduced to equilibrium, constitutive, and compatibility equations in the frequency domain. Then, equations were converted back to the time-domain using the inverse Fourier transform. The resulting equations are mixed (contain both displacements and stresses), and are coupled with the displacement-only equation in the regular domain. The Newmark method was used for the time integration of the semi-discrete equations.
섬유금속적층판은 금속과 섬유 강화 복합소재를 함께 적층한 하이브리드 재료 중 하나다. 섬유금속적층판은 계면의 접착층이 파괴되는 층간분리 현상이 발생할 수 있기 때문에 계면의 접착층에 대한 한계응력과 에너지 해방률을 실험적으로 도출해야만 한다. 하지만, 온도에 따른 에너지 해방률을 실험적으로 도출하는 과정에서 측정 장비의 사용 온도에 대한 제약을 받는다. 따라서, 본 연구에서는 Levenberg-Marquardt 기법을 기반한 역해석 기법을 사용하여 접착층에 대한 모드 I 한계응력과 에너지 해방률에 대한 예측 가능성을 확인하는 것이 목표다. 먼저, 한계응력은 접착층의 인장강도와 같다고 가정하였으며, 에너지 해방률은 DCB 시험(double cantilever beam test)을 수행하여 정의하였다. 또한, 유한요소법 기반 모델을 적용하여 한계응력과 에너지 해방률을 수치해석적으로 예측할 수 있는 지 확인하였다. 그 후, Levenberg-Marquardt 기법을 유한요소법 기반 모델에 적용하여 모드 I 한계응력과 에너지 해방률을 수치해석적으로 예측하였다. 아울러, 본 연구에서 사용한 역해석 기법의 수렴성을 확보하기 위하여 두 가지 경우의 초기 매개변수에 대한 역해석을 추가적으로 수행하였다. 결과적으로, 본 연구에서 사용한 역해석 기법은 모드 I 한계응력과 에너지 해방률을 효과적으로 예측할 수 있음을 보였다.
This paper is concerned with a computational method for recovering a crack shape of steam generator tubes of nuclear plants. Problems on the shape identification are discussed arising in the characterization of a structural defect in a conductor using data of eddy current inspection. A surface defect on the generator tube ran be detected as a probe impedance trajectory by scanning a pancake type coil. First, a mathematical model of the inspection process is derived from the Maxwell's equation. Second, the input and output relation is given by the approximate model by virtue of the hybrid use of the finite element and boundary element method. In that model, the crack shape is characterized by the unknown coefficients of the B-spline function which approximates the crack shape geometry. Finally, a parameter estimation technique is proposed for recovering the crack shape using data from the probe coil. The computational experiments were successfully tested with the laboratory data.
이 논문에서는 하이브리드 강섬유로 보강된 콘크리트의 부재의 휨강도를 예측하기 위한 수치해석기법을 제시하였다. 이를 위해 휨을 받는 하이브리드 강섬유 보강 콘크리트 실험과 수치해석연구를 수행하였다. 부피비 1.5%의 하이브리드 강섬유 보강 초고강도 콘크리트의 휨거동 특성 실험을 수행하였다. 강섬유보강 콘크리트의 인장연화특성은 구조적 거동에 매우 중요한 역할을 하며, 하이브리드 강섬유 보강 초고강도 콘크리트의 하중-균열개구변위 실험결과를 반영하여 가상균열모델에 근거한 역해석에 의해 인장연화모델링을 수행하였다. 제안기법에 의한 콘크리트 보의 모멘트-곡률 수치해석결과를 실험결과와 비교하였으며, 수치해석결과와 실험결과는 전반적으로 잘 일치하고 있다. 따라서, 제안기법에 의해 강섬유 보강 초고강도 콘크리트 보의 휨강도를 합리적으로 예측할 수 있다고 판단된다.
A hybridized simulator for generating blood pressure waveform is proposed to study the remedy and/or evaluation of the conventional sphygmomanometer utilizing the oscillometric method which is widely applied. The blood pressure of a flowing fluid was controlled for the blood vessel's condition caused by a rhythmical and periodical contraction/relaxation because of the special excitatory and conductive system of the heart. In this study, a hybridized controller composed of the PI feedback controller and the feedforward controller. The inverse dynamics function is proposed to operating the control valve while the pressure is applied in an oil pressure tank. The proposed hybrid simulator reproducing the blood pressure waveform in an artificial blood vessel has kept the control performance consistent over all range. Based on these results, the proposed simulators could be applied to the development and compensation of the non invasive sphygmomanometer type as well as to study the characteristics of the blood pressure and blood vessel.
본 논문에서는 영상간의 거리에 반비례하고 상관성에 비례하는 조합형 유사성 척도에 의한 효율적인 서명인식 방법을 제안하였다. 여기서 거리는 영상의 공간적 속성을 반영하기 위함이고, 상관성은 통계적 속성을 반영하기 위함이다. 이렇게 하면 서명의 위치, 크기, 회전과 같은 기하학적 변화와 모양변화에 강건한 인식이 가능하다. 상관성의 척도로 이진영상의 히스토그램에 기반을 둔 4 방향의 위치를 고려한 정규상호상관계수를 이용함으로써 서명사이의 유사성을 좀 더 빠르고 정확하게 반영하였다. 제안된 방법을 20개의 288$\times$288 픽셀 트럭영상과 105개의 256$\times$256 픽셀의 서명영상을 대상으로 각각 실험한 결과, 영상의 속성을 잘 반영한 우수한 인식성능이 있음을 확인하였다. 특히 정규상호상관계수와 순서값의 거리를 조합한 척도가 city-block이나 Euclidean 거리를 각각 조합한 척도보다 우수한 인식성능이 있음도 알 수 있었다.
Operating excitation forces of the linear vibratory system are normally determined by direct measurement techniques using load cells, strain gauges, etc. But, hydraulic forces of the rotating turbomachinery such as centrifugal pumps are exerted on an impeller due to asymmety of the flow by the interaction between pump impeller and volute. So, investigations of wide range of hydraulic designs and geometric deviations are difficult by direct method. This paper presents a hybrid approach for fourier transformed operational excitation forces, which uses pseudo-inverse matrix of the transfer matrix for the system and the measured vibrational data with standard installed pump. The determination of the transfer function matrix is based on a linear rotor/stationary system and steady state harmonic response in finite element analysis. And, vibrational data is collected in both vertical and horizontal directions at inboard and outboard bearing housings. The results of the process may be enhanced by making acceleration measurements at many more locations than there are forces to be determined.
Performance and efficiency of deep seabed collector is a primary factor for feasibility of commercial deep ocean mining. The efficiency of manganese nodules collector depends on vehicle mobility relative to undulating seafloor and is attributed pickup head to keep altitude and elevation of it against seafloor. For this reason, motion control of pickup head relative to the changing deep-sea topography and other disturbances is of particular importance in design of pickup device. The concept of design axiom is applied to a pickup device of hybrid type in order to evaluate the concept design. Kinematic analysis conducted in absolute Cartesian coordinates gives position, velocity, and acceleration of the hydraulic cylinders which enable the pickup head to keep the preset optimal distance from seafloor. Inverse dynamic analysis provides the driving forces of hydraulic cylinders and the reaction forces at each joint. Design sensitivity analysis is performed in order to investigate the effects of possible design variables on the change of the maximum strokes of hydraulic cylinders. The direct differentiation method is used to obtain the design sensitivity coefficients.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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